騎自行車時，無論是山路或平路，保持一定的踩踏速度（也稱為踏頻）很重要。 將動力從踏板傳遞到車輪需要使用齒輪。

自行車上有兩個齒輪。 第一個連接到踏板，稱為鏈環。 第二個地方與後輪胎相連，稱為後齒輪或鏈輪。 齒輪透過鏈條連接。 鏈條將踏板上施加的動力傳遞到車輪，並根據連接到踏板（前卡式盒）和車輪（後卡式盒）的齒輪的尺寸產生機械優勢。

有不同的自行車具有不同數量的齒輪，稱為鏈環和鏈輪。 單齒輪自行車保持固定的機械優勢 - 無論人在平坦的道路還是山坡上騎行，單齒輪自行車上的齒輪都不會改變。 這意味著踩踏板的人必須將所有壓力施加在腿部上，才能爬坡或騎得更快。

多齒輪自行車讓踩踏者保持相同的踩踏速度，以調整其機械優勢以達到不同的結果。 這使得騎士能夠在不改變踩踏速度的情況下爬山或更快地行駛。

具有多個齒輪的自行車提供了多種選擇，可以利用機械優勢來實現個人優勢。 靜止狀態的自行車需要使用適合更大扭矩（轉動功率）的齒輪組合，以便從停止處加速或爬上一座大山。 當較小的齒輪驅動較大的齒輪時，可以實現扭力的機械優勢（更多的轉動功率）。 在自行車中，當最小的前鏈環尺寸與最大的後齒輪或鏈輪配對時，就會發生這種情況。 然而，具有扭矩的自行車將無法快速移動。

另一方面，已經在移動並想要達到快速速度的自行車需要使用適合更高速度（運動速率）的齒輪組合，以便在不必每分鐘踩踏板數百次的情況下實現高速度。 當較大的齒輪驅動較小的齒輪時，可以實現速度的機械優勢。 在自行車中，當最大的前鏈環尺寸與最小的後齒輪或鏈輪配對時，就會發生這種情況。

騎自行車時擁有機械優勢可以讓騎士充分利用他們所施加的能量。 機械優勢可以應用於許多不同的情況，並且在設計競賽機器人時變得理想。